《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》配套PPT課件

《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》配套PPT課件,機(jī)械工程測(cè)試技術(shù),機(jī)械工程,測(cè)試,技術(shù),配套,PPT,課件 東北大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院（東北大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院（2012）Page 2學(xué)習(xí)導(dǎo)航學(xué)習(xí)導(dǎo)航14.1 14.1 壓力的測(cè)量壓力的測(cè)量14.2 14.2 流量的測(cè)量流量的測(cè)量14.3 14.3 流速測(cè)量系統(tǒng)流速測(cè)量系統(tǒng)14.4 14.4 液位測(cè)量液位測(cè)量Page 314.1 14.1 壓力的測(cè)量壓力的測(cè)量 14.1.1壓力力測(cè)量原理量原理 壓力力是流體介是流體介質(zhì)作用于作用于單位面位面積的平均力，的平均力，Pa。1 Pa=1N/m2；1atm(標(biāo)準(zhǔn)大氣準(zhǔn)大氣壓)=101325Pa=1.033at(工程大氣工程大氣壓)。表示壓力的術(shù)語(yǔ)14.1 14.1 壓力的測(cè)量壓力的測(cè)量Page 414.1.2 14.1.2 壓力測(cè)量傳感器壓力測(cè)量傳感器 1 1彈性元件壓力傳感器彈性元件壓力傳感器各種壓力計(jì)和壓力傳感器多采用彈性變形法，將壓力先轉(zhuǎn)換為各種壓力計(jì)和壓力傳感器多采用彈性變形法，將壓力先轉(zhuǎn)換為位移（或應(yīng)變），利用元件的彈性變形直接推動(dòng)一個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)位移（或應(yīng)變），利用元件的彈性變形直接推動(dòng)一個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)以指示讀數(shù)，或者用傳感器把機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)以供顯示以指示讀數(shù)，或者用傳感器把機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)以供顯示或控制?；蚩刂?。14.1 14.1 壓力的測(cè)量壓力的測(cè)量 采用波登管的霍爾式壓力傳感器Page 5（1 1）波登管波登管 14.1.2 14.1.2 壓力測(cè)量傳感器壓力測(cè)量傳感器14.1 14.1 壓力的測(cè)量壓力的測(cè)量 截面截面為扁形，在流體扁形，在流體壓力下鼓起，力下鼓起，導(dǎo)致封致封閉的自由端位移。的自由端位移。測(cè)量精度高，體量精度高，體積大，固有大，固有頻率低，率低，滯后滯后較大，不適宜大，不適宜動(dòng)態(tài)壓力力測(cè)量。量。不同形式的波登管Page 6膜片是用彈性材料制成的圓形薄片式壓力傳感器，主要有平膜片、波形膜片和懸鏈?zhǔn)侥て?。?yīng)用時(shí)，膜片的邊緣剛性固定作為腔體的密封元件，在流體壓力作用下，膜片的中心產(chǎn)生位移，可以用位移傳感器測(cè)量位移；或在膜片表面粘貼應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變。（2 2）膜片）膜片 14.1.2 14.1.2 壓力測(cè)量傳感器壓力測(cè)量傳感器14.1 14.1 壓力的測(cè)量壓力的測(cè)量 波形膜片膜盒的應(yīng)用Page 7（3 3）波紋管）波紋管 波紋管是一種表面上有許多同心環(huán)狀波紋的薄壁圓筒。波紋管作為壓力敏感元件，使用時(shí)應(yīng)將開(kāi)口端焊接于固定基座上并將被測(cè)流體通入管內(nèi)。在流體壓力的作用下，密封的自由端會(huì)產(chǎn)生一定的位移。在波紋管彈性范圍內(nèi)，自由端的位移與作用壓力呈線性關(guān)系。14.1 14.1 壓力的測(cè)量壓力的測(cè)量 14.1.2 14.1.2 壓力測(cè)量傳感器壓力測(cè)量傳感器波紋管波紋管Page 82 2應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器 平膜片任意位置的平膜片任意位置的應(yīng)變是是壓力的函數(shù)。力的函數(shù)。膜片應(yīng)變壓力傳感器膜片應(yīng)變壓力傳感器14.1 14.1 壓力的測(cè)量壓力的測(cè)量 14.1.2 14.1.2 壓力測(cè)量傳感器壓力測(cè)量傳感器Page 93 3電容式壓力傳感器電容式壓力傳感器 電容式壓力傳感器是將壓力轉(zhuǎn)換成電容的變化，經(jīng)電路變換成電量輸出 單電容壓力傳感器 差動(dòng)電容壓力傳感器 14.1 14.1 壓力的測(cè)量壓力的測(cè)量 14.1.2 14.1.2 壓力測(cè)量傳感器壓力測(cè)量傳感器Page 104 4壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器 壓力通力通過(guò)膜片作用于膜片作用于壓電晶體，晶體，動(dòng)態(tài)響響應(yīng)能力能力強(qiáng)。對(duì)晶體加晶體加預(yù)緊力，防止沖力，防止沖擊損壞。壞。溫度溫度補(bǔ)償：水冷；用：水冷；用線膨膨脹系數(shù)大的金屬片系數(shù)大的金屬片補(bǔ)償晶片與金屬的晶片與金屬的膨膨脹差。差。14.1 14.1 壓力的測(cè)量壓力的測(cè)量 14.1.2 14.1.2 壓力測(cè)量傳感器壓力測(cè)量傳感器壓電式壓力傳感器Page 1114.1.3 14.1.3 測(cè)壓傳感器的標(biāo)定測(cè)壓傳感器的標(biāo)定 1靜態(tài)標(biāo)定 靜態(tài)標(biāo)定是指標(biāo)定系統(tǒng)在靜態(tài)壓力的作用下，確定壓力傳感器輸出量與輸入量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并確定反映傳感器精確度的有關(guān)指標(biāo)。為了獲得較好的標(biāo)定精度，作為標(biāo)定基準(zhǔn)儀器的精度比被標(biāo)定傳感器的精度至少要高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。一般靜態(tài)標(biāo)定的加載方法有：砝碼、杠桿砝碼機(jī)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力環(huán)或力傳感器、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力機(jī)等。14.1 14.1 壓力的測(cè)量壓力的測(cè)量 14.1.3 14.1.3 測(cè)壓傳感器的標(biāo)定測(cè)壓傳感器的標(biāo)定壓力表試驗(yàn)器結(jié)構(gòu)示意圖Page 122 2動(dòng)態(tài)標(biāo)定動(dòng)態(tài)標(biāo)定目的是確定目的是確定壓力力傳感器的感器的動(dòng)態(tài)特性，從而確定特性，從而確定傳感器的工作感器的工作頻率范率范圍及及動(dòng)態(tài)誤差。差。正弦響正弦響應(yīng)法法。利用正弦激振器。利用正弦激振器輸入激振信號(hào)，入激振信號(hào)，獲得正弦響得正弦響應(yīng)。正弦激振器有活塞缸正弦正弦激振器有活塞缸正弦壓力力發(fā)生器、凸生器、凸輪-噴嘴正弦嘴正弦壓力力發(fā)生生器。器。瞬瞬態(tài)響響應(yīng)法法。適于高幅。適于高幅值、寬頻帶。常用激波管裝置。由于激。常用激波管裝置。由于激波管制造精度要求高，波管制造精度要求高，設(shè)備復(fù)復(fù)雜，因此有，因此有時(shí)選用沖用沖擊力法。沖力法。沖擊力法利用機(jī)械沖力法利用機(jī)械沖擊力，力，簡(jiǎn)單，方便，但是，方便，但是誤差差較大。大。14.1 14.1 壓力的測(cè)量壓力的測(cè)量 14.1.3 14.1.3 測(cè)壓傳感器的標(biāo)定測(cè)壓傳感器的標(biāo)定活塞缸正弦壓力發(fā)器活塞缸正弦壓力發(fā)器 凸輪凸輪-噴嘴正弦壓力發(fā)生器噴嘴正弦壓力發(fā)生器 Page 13瞬態(tài)響應(yīng)使用于幅值較高、頻率范圍較寬的條件下，確定壓力瞬態(tài)響應(yīng)使用于幅值較高、頻率范圍較寬的條件下，確定壓力傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。對(duì)高速響應(yīng)的壓力傳感器，可采用激波管傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。對(duì)高速響應(yīng)的壓力傳感器，可采用激波管裝置。在工程中，由于激波管制造精度要求高，設(shè)備復(fù)雜，因裝置。在工程中，由于激波管制造精度要求高，設(shè)備復(fù)雜，因此有時(shí)選用沖擊力法測(cè)試傳感器的動(dòng)態(tài)特性。沖擊力法是指機(jī)此有時(shí)選用沖擊力法測(cè)試傳感器的動(dòng)態(tài)特性。沖擊力法是指機(jī)械裝置撞擊被標(biāo)傳感器，產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)撞擊力，記錄數(shù)據(jù)，求械裝置撞擊被標(biāo)傳感器，產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)撞擊力，記錄數(shù)據(jù)，求得壓力傳感器的動(dòng)態(tài)特性。沖擊力法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，但得壓力傳感器的動(dòng)態(tài)特性。沖擊力法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，但誤差較大。誤差較大。14.1 14.1 壓力的測(cè)量壓力的測(cè)量 14.1.3 14.1.3 測(cè)壓傳感器的標(biāo)定測(cè)壓傳感器的標(biāo)定Page 1414.2 14.2 流量的測(cè)量流量的測(cè)量質(zhì)量流量量流量 14.2 14.2 流量的測(cè)量流量的測(cè)量體積流量體積流量 兩種流量的關(guān)系兩種流量的關(guān)系 質(zhì)量累積流量質(zhì)量累積流量 體積累積流量體積累積流量 平均流量平均流量 流量流量q與壓力差與壓力差p有如下關(guān)系有如下關(guān)系 Page 1514.2.1 節(jié)流變壓降式流量計(jì) 14.2.1 節(jié)流變壓降式流量計(jì) 節(jié)流變壓降式流量計(jì)簡(jiǎn)稱節(jié)流式流量計(jì)節(jié)流變壓降式流量計(jì)簡(jiǎn)稱節(jié)流式流量計(jì)或差壓式流量計(jì)，它由節(jié)流裝置、導(dǎo)壓或差壓式流量計(jì)，它由節(jié)流裝置、導(dǎo)壓管路及差壓計(jì)等部分組成。管路及差壓計(jì)等部分組成。1 1節(jié)流變壓降式流量計(jì)的工作原理節(jié)流變壓降式流量計(jì)的工作原理 及計(jì)算公式及計(jì)算公式 14.2 14.2 流量的測(cè)量流量的測(cè)量Page 162 2標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置 常用的節(jié)流裝置有標(biāo)準(zhǔn)孔板常用的節(jié)流裝置有標(biāo)準(zhǔn)孔板，噴嘴和文丘里管。噴嘴和文丘里管。因?yàn)槟Σ磷枇驮诠?jié)流裝置后形成漩渦要消耗能量，所以流因?yàn)槟Σ磷枇驮诠?jié)流裝置后形成漩渦要消耗能量，所以流體通過(guò)節(jié)流裝置后造成壓力損失即凈壓力損失。體通過(guò)節(jié)流裝置后造成壓力損失即凈壓力損失。14.2 14.2 流量的測(cè)量流量的測(cè)量14.2.1 節(jié)流變壓降式流量計(jì) Page 1714.2.2 阻力式流量阻力式流量計(jì) 14.2.2 14.2.2 阻力式流量計(jì)阻力式流量計(jì) 14.2 14.2 流量的測(cè)量流量的測(cè)量1 1轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì) 浮子（轉(zhuǎn)子）置于透明的錐形管浮子（轉(zhuǎn)子）置于透明的錐形管中，所受浮力和流體的拖動(dòng)力與重力中，所受浮力和流體的拖動(dòng)力與重力平衡，垂直方向的位置隨流量變化。平衡，垂直方向的位置隨流量變化。轉(zhuǎn)子在流體沖擊下旋轉(zhuǎn)，沿錐管中心轉(zhuǎn)子在流體沖擊下旋轉(zhuǎn)，沿錐管中心線移動(dòng)。線移動(dòng)。讀數(shù)容易、壓降低、流量與刻度成讀數(shù)容易、壓降低、流量與刻度成線性。線性。Page 18用用應(yīng)變計(jì)測(cè)量流體推力。量流體推力。推力主要由推力主要由節(jié)流流產(chǎn)生的靜生的靜壓差和差和流體流體動(dòng)壓力力組成，與流量有確定成，與流量有確定的關(guān)系。的關(guān)系。較小的雷小的雷諾數(shù)即可使流量系數(shù)數(shù)即可使流量系數(shù)為常數(shù)，所以適于常數(shù)，所以適于測(cè)量黏度量黏度較大的大的流體。流體。2 2靶式流量計(jì)靶式流量計(jì) 14.2 14.2 流量的測(cè)量流量的測(cè)量14.2.2 14.2.2 阻力式流量計(jì)阻力式流量計(jì) Page 1914.2.3 14.2.3 渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì) 渦輪流量計(jì)的理論基礎(chǔ)是動(dòng)量矩守恒原理，通常由渦輪流量渦輪流量計(jì)的理論基礎(chǔ)是動(dòng)量矩守恒原理，通常由渦輪流量變送器和顯示儀表兩部分組成。變送器和顯示儀表兩部分組成。14.2 14.2 流量的測(cè)量流量的測(cè)量 14.2.3 14.2.3 渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)流體推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，用磁電轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量渦輪轉(zhuǎn)速。體積流量：流體推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，用磁電轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量渦輪轉(zhuǎn)速。體積流量：輸出脈沖頻率輸出脈沖頻率儀表常數(shù)儀表常數(shù)渦輪流量計(jì)的工作原理渦輪流量計(jì)的工作原理渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)Page 2014.2.4 容積式流量計(jì) 14.2.4 容積式流量計(jì)1 1橢圓齒輪流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì) 通過(guò)容積的變化計(jì)量體積流量。進(jìn)出口壓力通過(guò)容積的變化計(jì)量體積流量。進(jìn)出口壓力差導(dǎo)致齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。每轉(zhuǎn)流量即排量差導(dǎo)致齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。每轉(zhuǎn)流量即排量 q 為常數(shù)，為常數(shù)，流量正比于齒輪轉(zhuǎn)速流量正比于齒輪轉(zhuǎn)速 n：14.2 14.2 流量的測(cè)量流量的測(cè)量橢圓齒輪流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)流體傳送過(guò)程分解流體傳送過(guò)程分解Page 212 2腰輪轉(zhuǎn)子流量計(jì)腰輪轉(zhuǎn)子流量計(jì) 腰輪轉(zhuǎn)子流量計(jì)對(duì)流體的計(jì)量過(guò)程，同橢圓齒輪流量計(jì)相類似，是通過(guò)腰輪(轉(zhuǎn)子)與殼體之間所形成的固定計(jì)量空間來(lái)實(shí)現(xiàn)的。每當(dāng)腰輪轉(zhuǎn)過(guò)一圈，便排出四個(gè)固定計(jì)量體積的流體，只要記下腰輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)數(shù)，就可得到被測(cè)流體的體積流量。腰輪的轉(zhuǎn)動(dòng)也是靠流體的入口和出口的壓差p=p1-p2來(lái)實(shí)現(xiàn)的。14.2 14.2 流量的測(cè)量流量的測(cè)量14.2.4 容積式流量計(jì)Page 2214.2.5 14.2.5 質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì) 在管道中放置一熱電阻，如果管道中流體不流動(dòng)，且熱電阻的加熱電流保持恒定，則熱電阻的阻值亦為恒定值。當(dāng)流體流動(dòng)時(shí)，引起對(duì)流熱交換，熱電阻的溫度下降。若忽略熱電阻通過(guò)固定件的熱傳導(dǎo)損失，則熱電阻的熱平衡為 14.2 14.2 流量的測(cè)量流量的測(cè)量 14.2.5 14.2.5 質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)熱電阻加熱電流熱電阻加熱電流熱電阻阻值熱電阻阻值熱電轉(zhuǎn)換系數(shù)熱電轉(zhuǎn)換系數(shù) 對(duì)流熱交換系數(shù)對(duì)流熱交換系數(shù) 熱電阻換熱表面積熱電阻換熱表面積熱電阻溫度熱電阻溫度 流體溫度流體溫度流體密度流體密度 流體流速流體流速 當(dāng)管道截面一定時(shí)，由v就可得質(zhì)量流量。因此可以使加熱電流不變，而通過(guò)測(cè)量熱電阻的阻值來(lái)測(cè)量質(zhì)量流量或保持熱電阻的阻值不變，而通過(guò)測(cè)量加熱電流I來(lái)測(cè)量質(zhì)量流量。Page 232間接接測(cè)量量質(zhì)量流量量流量（1）體積流量計(jì)加密度計(jì)利用體積流量計(jì)測(cè)出體積流量，利用密度計(jì)測(cè)量流體密度，計(jì)算得質(zhì)量流量。節(jié)流式流量計(jì)壓力差和耙式流量計(jì)的受力都與qv2成正比，而質(zhì)量流量可以寫為 14.2.5 14.2.5 質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)14.2 14.2 流量的測(cè)量流量的測(cè)量所以用密度計(jì)測(cè)量出流體密度，即可計(jì)算出質(zhì)量流量。利用速度式流量計(jì)測(cè)出體積流量，再用密度計(jì)測(cè)量流體密度，兩個(gè)參數(shù)相乘可以計(jì)算出質(zhì)量流量。利用節(jié)流式流量計(jì)或耙式流量計(jì)測(cè)量出qv2，再用速度式流量計(jì)測(cè)量出體積流量qv，然后作除法(qv2)/qv，同樣可以得到質(zhì)量流量。Page 24（2 2）體積流量加溫度壓力補(bǔ)償）體積流量加溫度壓力補(bǔ)償 密度和溫度間的關(guān)系為 14.2 14.2 流量的測(cè)量流量的測(cè)量 14.2.5 14.2.5 質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量為 按理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算 因此，質(zhì)量流量為所以，測(cè)量出氣體的壓力、溫度和體積流量即可計(jì)算出質(zhì)量流量。Page 2514.2.6 14.2.6 流量計(jì)的標(biāo)定流量計(jì)的標(biāo)定 流流量量計(jì)在在出出廠廠前前都都要要逐逐個(gè)個(gè)標(biāo)定定。但但在在實(shí)際使使用用中中，為了了保保證測(cè)試的的準(zhǔn)準(zhǔn)確確性性，有有時(shí)需需再再次次進(jìn)行行標(biāo)定定。流流量量計(jì)的的標(biāo)定定與與計(jì)時(shí)器器、計(jì)量量器器相相關(guān)關(guān)。一一般般情情況況下下，計(jì)時(shí)器器可可選用用電子子秒秒表表,計(jì)量量器器有有基準(zhǔn)容器、基準(zhǔn)秤、基準(zhǔn)體基準(zhǔn)容器、基準(zhǔn)秤、基準(zhǔn)體積管和基準(zhǔn)表等。管和基準(zhǔn)表等。14.2 14.2 流量的測(cè)量流量的測(cè)量Page 2614.3 14.3 流速測(cè)量系統(tǒng)流速測(cè)量系統(tǒng) 14.3.1 皮托管流速皮托管流速計(jì) 14.3 14.3 流速測(cè)量系統(tǒng)流速測(cè)量系統(tǒng) 1、皮托管測(cè)速原理 2、總壓和靜壓之差與流速的關(guān)系 皮托管測(cè)速的理論公式 修正后的流速公式 考慮到壓縮性的影響，實(shí)際流速計(jì)算公式 Page 2714.3.2 熱線和熱膜風(fēng)速計(jì) 14.3 14.3 流速測(cè)量系統(tǒng)流速測(cè)量系統(tǒng) 熱線風(fēng)速計(jì)是建立在熱平衡原理基礎(chǔ)上的。由熱平衡原理可知，任何時(shí)候金屬絲中由溫度升高所保留的熱量應(yīng)該等于風(fēng)速降低所積累的熱量；反之任何時(shí)候金屬絲中由溫度降低所損失的熱量應(yīng)該等于風(fēng)速上升所耗散掉的熱量。（1）熱線敏感元件 典型的熱線敏感元件是具有0.5 10m直徑、0.12mm長(zhǎng)的金屬絲。將金屬絲的兩端焊接到兩根叉桿上，叉桿的另一端接上引出線，再加上保護(hù)罩并且在保護(hù)罩和叉桿之間裝以絕緣填料，構(gòu)成了熱線探針。（2）熱膜敏感元件 Page 283 3工作原理工作原理 14.3.2 熱線和熱膜風(fēng)速計(jì)根據(jù)熱平衡原理，熱線中的熱產(chǎn)生應(yīng)該等于熱耗散。在金屬絲沒(méi)有熱傳導(dǎo)的情況下，加熱電流在金屬絲中所產(chǎn)生的熱量應(yīng)該等于流體所帶走的熱量。根據(jù)焦耳定律 根據(jù)耗散理論 Q1=Q2 恒流工作方式。I=常數(shù)，有 恒溫工作方式。R=常數(shù)，有 14.3 14.3 流速測(cè)量系統(tǒng)流速測(cè)量系統(tǒng) Page 2914.3.3 14.3.3 利用激光多普勒效應(yīng)的流速測(cè)量利用激光多普勒效應(yīng)的流速測(cè)量 1激光多普勒測(cè)速計(jì)的組成激光多普勒流速計(jì)通常由激光器、入射光學(xué)單元、接收光學(xué)單元、多普勒信號(hào)處理器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。14.3 14.3 流速測(cè)量系統(tǒng)流速測(cè)量系統(tǒng) Page 302 2激光多普勒測(cè)速計(jì)的工作原理激光多普勒測(cè)速計(jì)的工作原理 激光多普勒測(cè)速計(jì)是利用激光多普勒效應(yīng)來(lái)測(cè)量流體運(yùn)動(dòng)速度的。14.3.3 14.3.3 利用激光多普勒效應(yīng)的流速測(cè)量利用激光多普勒效應(yīng)的流速測(cè)量照射光的頻率為f0，粒子P的運(yùn)動(dòng)速度為v。根據(jù)相對(duì)論變換公式，經(jīng)多普勒效應(yīng)后粒子接收到的光波頻率為多普勒測(cè)速原理圖多普勒測(cè)速原理圖當(dāng)veox，Hh，則上式簡(jiǎn)化為 當(dāng)液位發(fā)生變化，如液面升高H，則浮筒所受浮力增加，彈簧被壓縮量減小x，同理可得 14.4 液位測(cè)量 14.4.1 14.4.1 浮力式液位測(cè)量浮力式液位測(cè)量Page 353杠桿浮球式液位計(jì) 適用于高溫、黏度大液體的杠桿浮球式液位計(jì)。浮球是不銹鋼的空心球，通過(guò)連桿和轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接，配合平衡重錘用來(lái)調(diào)節(jié)液位計(jì)的靈敏度，使浮球剛好一半浸沒(méi)在液體中。浮球隨液位升降而帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，指針就在標(biāo)尺上指示液位值。14.4 液位測(cè)量 14.4.1 14.4.1 浮力式液位測(cè)量浮力式液位測(cè)量Page 3614.4.2 14.4.2 差壓式液位測(cè)量差壓式液位測(cè)量 1普通型差壓式液位計(jì) 14.4.2 14.4.2 差壓式液位測(cè)量差壓式液位測(cè)量普通型差壓式液位計(jì)原理示意圖 14.4 液位測(cè)量 差壓變送器正壓室的壓力：負(fù)壓室的壓力：兩室的壓差：差壓式液位計(jì)的示值除了與液位高度有關(guān)外，還與液體密度和差壓儀表的安裝位置有關(guān)。當(dāng)這些因素影響較大時(shí)，必須進(jìn)行修正。Page 372 2帶隔離罐的差壓式液位計(jì)帶隔離罐的差壓式液位計(jì) 由于內(nèi)外溫差使氣體導(dǎo)壓管中的氣體凝結(jié)成液體，為了保持低壓室的液柱高度恒定，一般在變送器的負(fù)壓室與氣體取壓口之間裝有隔離罐，并填充隔離液。這時(shí)差壓變送器正壓室的壓力未變，而負(fù)壓室的壓力為 兩室的壓差為 14.4 液位測(cè)量 14.4.2 14.4.2 差壓式液位測(cè)量差壓式液位測(cè)量Page 383.3.差壓式變送器差壓式變送器 有有預(yù)緊力的中心敏感膜片作力的中心敏感膜片作為可可動(dòng)極板和兩極板和兩邊固定的弧形固定的弧形電容容極板形成極板形成電容容C1和和C2，被，被測(cè)壓力力p+、p-分分別加在膜盒兩加在膜盒兩側(cè)的隔離的隔離膜片上，通膜片上，通過(guò)腔內(nèi)所充腔內(nèi)所充 硅油的硅油的傳遞，作用到中，作用到中心敏感膜片的兩心敏感膜片的兩側(cè)。當(dāng)。當(dāng)p+=p-時(shí)，中心敏感膜片，中心敏感膜片在中心位置，此在中心位置，此時(shí)C1=C2；當(dāng)當(dāng)p+p-時(shí)，存在，存在壓差差 p中心膜片中心膜片產(chǎn)生位移，改生位移，改變了它與兩了它與兩邊弧形弧形電容極板容極板的的間距，因而距，因而C1 C2。14.4 液位測(cè)量 14.4.2 14.4.2 差壓式液位測(cè)量差壓式液位測(cè)量Page 3914.4.3 14.4.3 電容式液位測(cè)量電容式液位測(cè)量 電容式液位測(cè)量?jī)x表是是利用液位升降變化導(dǎo)致電容器電容值變化的原理設(shè)計(jì)而成的。1用于導(dǎo)電介質(zhì)的電容液位計(jì) 14.4 液位測(cè)量 液位為H時(shí)電容的變化量：靈敏度S 電容量的變化與液位高度成正比，測(cè)出電容量的變化，便可知道液位高度。Page 402用于非導(dǎo)電介質(zhì)的電容液位計(jì)（1 1）同軸套筒電極式電容液位計(jì)）同軸套筒電極式電容液位計(jì) 當(dāng)容器內(nèi)沒(méi)有液體時(shí)，介電層為絕緣支架和兩極間空氣，此時(shí)電容器的電容為 總電容量總電容量 電容量的變化量 靈敏度靈敏度S 14.4 液位測(cè)量 14.4.3 14.4.3 電容式液位測(cè)量電容式液位測(cè)量Page 41（2 2）裸金屬電極電容液位計(jì)）裸金屬電極電容液位計(jì) 當(dāng)容器內(nèi)沒(méi)有液體時(shí)，介電層為容器內(nèi)的空氣。當(dāng)液位高度為H時(shí)，在有液體部分，被測(cè)介質(zhì)作為中間填充介質(zhì)。裸金屬電極電容液位計(jì)圖裸金屬電極電容液位計(jì)圖14.4 液位測(cè)量 14.4.3 14.4.3 電容式液位測(cè)量電容式液位測(cè)量Page 4214.4.4 14.4.4 電阻式液位測(cè)量電阻式液位測(cè)量 對(duì)于于導(dǎo)電液體，液體，電阻阻值隨液位隨液位變化?；?。電阻液位測(cè)量14.4 液位測(cè)量 Page 4314.4.5 14.4.5 超聲波式液位測(cè)量超聲波式液位測(cè)量 1定點(diǎn)式超聲液位計(jì)（1）聲阻式超聲液位開(kāi)關(guān) 聲阻式超聲液位開(kāi)關(guān)是利用氣體和液體對(duì)超聲振動(dòng)的阻尼有顯著差別這一特性來(lái)判斷測(cè)量對(duì)象是液體還是氣體，從而測(cè)定被測(cè)液位是否到達(dá)檢測(cè)探頭的安裝高度。14.4 液位測(cè)量 Page 44 （2）液介穿透式超聲液位開(kāi)關(guān) 液介穿透式超聲液位開(kāi)關(guān)的工作原理是利用超聲換能器在液體中液介穿透式超聲液位開(kāi)關(guān)的工作原理是利用超聲換能器在液體中和氣體中發(fā)射系數(shù)的顯著差別來(lái)判斷被測(cè)液面是否達(dá)到換能器安和氣體中發(fā)射系數(shù)的顯著差別來(lái)判斷被測(cè)液面是否達(dá)到換能器安裝高度。裝高度。液介穿透式超聲液位開(kāi)液介穿透式超聲液位開(kāi)關(guān)由相隔一定距離平行關(guān)由相隔一定距離平行放置的發(fā)射壓電陶瓷與放置的發(fā)射壓電陶瓷與接收壓電陶瓷組成，并接收壓電陶瓷組成，并被封裝在不銹鋼外殼中被封裝在不銹鋼外殼中或用環(huán)氧樹(shù)脂鑄成一體，或用環(huán)氧樹(shù)脂鑄成一體，在發(fā)射與接收陶瓷片之在發(fā)射與接收陶瓷片之間留有一定間隙?？刂崎g留有一定間隙?？刂破鲀?nèi)有放大器和功率放大器，功率放大器用于驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作。器內(nèi)有放大器和功率放大器，功率放大器用于驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作。發(fā)射壓電陶瓷與接收壓電陶瓷分別被接到放大器的輸出端和輸入發(fā)射壓電陶瓷與接收壓電陶瓷分別被接到放大器的輸出端和輸入端，以形成閉環(huán)振蕩。端，以形成閉環(huán)振蕩。14.4 液位測(cè)量 14.4.5 14.4.5 超聲波式液位測(cè)量超聲波式液位測(cè)量Page 452 2連續(xù)式超聲液位計(jì)連續(xù)式超聲液位計(jì) 連續(xù)式超聲液位計(jì)是利用超聲波回波測(cè)距的原理制成的。按傳聲介質(zhì)不同，又可分為氣介式、液介式和固介式三種。（1）液介式超聲液位）液介式超聲液位計(jì) 液介式超聲液位計(jì)是以被測(cè)液體為導(dǎo)聲介質(zhì)，利用回波測(cè)距方法來(lái)測(cè)量液面高度的。其探頭既可以安裝在液體的底部，也可以安裝在容器底的外部。14.4 液位測(cè)量 14.4.5 14.4.5 超聲波式液位測(cè)量超聲波式液位測(cè)量Page 46（2）氣介式超聲液位）氣介式超聲液位計(jì) 氣介式：換能器裝在液面以上的氣體介質(zhì)中垂直向下發(fā)射和接收。氣介式：換能器裝在液面以上的氣體介質(zhì)中垂直向下發(fā)射和接收。氣介式超聲液位計(jì)的工作原理同液介式超聲液位計(jì)一樣。所不同氣介式超聲液位計(jì)的工作原理同液介式超聲液位計(jì)一樣。所不同的是，超聲波換能器置于液面的上方，與液面底部的距離為的是，超聲波換能器置于液面的上方，與液面底部的距離為H0。在空氣介質(zhì)中的傳播速度在空氣介質(zhì)中的傳播速度C及來(lái)回傳播時(shí)間及來(lái)回傳播時(shí)間t。單探頭方式，液面高度單探頭方式，液面高度H雙探頭方式，液面高度為雙探頭方式，液面高度為 14.4.5 14.4.5 超聲波式液位測(cè)量超聲波式液位測(cè)量14.4 液位測(cè)量 Page 4714.4.614.4.6激光式液位測(cè)量激光式液位測(cè)量 激光液位激光液位計(jì)由激光由激光發(fā)射器、接收器及射器、接收器及測(cè)量控制量控制電路路組成。成。反射式激光液位反射式激光液位計(jì)原理示意原理示意圖。發(fā)射器采用氦射器采用氦氖激光器，激光器，發(fā)射波射波長(zhǎng)為6.32810-7 m的激光束。激光束以一定角度照射到被的激光束。激光束以一定角度照射到被測(cè)液面液面上，再上，再經(jīng)液面反射到接收器的光敏液面反射到接收器的光敏檢測(cè)元件上。元件上。測(cè)量控制量控制電路由路由3個(gè)硅光個(gè)硅光電池池(液位接收器液位接收器)、3個(gè)放大器、個(gè)放大器、報(bào)警燈和控制警燈和控制電路路組成。成。1激光發(fā)射器；2上限液位接收器；3正常液位接收器；4下限液位接收器；5液位上限；6正常液位；7液位下限；8放大器；9報(bào)警燈；10控制電路；11測(cè)量控制電路 14.4 液位測(cè)量